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桐油悬挂链辅助的高强自主愈合弹性体设计及其性能优化
被引量：
1
1
作者
王钟
张佳乐
+1 位作者
吴先坤
汪钟凯
《林业工程学报》
CSCD
北大核心
2024年第1期101-108,共8页
为进一步优化自愈材料的力学性能和修复能力,着眼于如何利用天然可再生的林业生物质原料设计制备出兼具高强度与快速自愈效能的新型弹性体材料。以木本油脂——桐油为原料,通过高效氨解反应制备了反应型功能单体(TOD),将其作为“软段”...
为进一步优化自愈材料的力学性能和修复能力,着眼于如何利用天然可再生的林业生物质原料设计制备出兼具高强度与快速自愈效能的新型弹性体材料。以木本油脂——桐油为原料,通过高效氨解反应制备了反应型功能单体(TOD),将其作为“软段”构筑了系列含悬挂链和动态共价键的热塑性聚氨酯弹性体。进一步利用TOD脂肪酸链中共轭双键的氧化交联特性,通过在合成过程中热诱导其自发形成桥接网络结构,最终获得高强度自主愈合材料。采用核磁共振氢谱(~1H NMR)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)确定了TOD单体的化学结构,并证实了其在合成终点后的有效交联,从而贡献体系的机械性能,拉伸强度可达16.16 MPa,断裂应变为1 318%。对弹性体热力学性能分析表明,TOD的引入会显著提升聚合物的玻璃化转变温度,保证材料稳定的力学性能,同时与动态二硫键协同作用实现弹性体在室温环境下的高效自主愈合。制备的薄膜在室温愈合24 h后的愈合效率可达95.4%(以应力为参照)。结果表明:桐油悬挂链的非对称结构能够打破分子链的规整度,进而诱导二硫键在室温下更加快速地复分解,促使材料自愈。此外,由于体系中动态键合结构的存在,交联型聚氨酯在加工温度下表现出优异的热回收利用性能。经过验证,弹性体在多次物理回收后机械性能与初始值保持一致,未出现显著降低。这为木本油脂的高值化利用提供了一种新方法,并丰富现有高性能功能弹性体增强理论体系,也说明,油脂基功能型聚氨酯弹性体具有广阔的应用前景。
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关键词
桐油
聚氨酯
悬挂链
自愈合
拉伸强度
可再加工弹性体
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职称材料
桐油基自修复木器涂层的构建及其界面特性
2
作者
王钟
熊鹏飞
+2 位作者
李敏
陈小龙
汪钟凯
《木材科学与技术》
北大核心
2025年第1期37-46,共10页
表面涂饰是提升木制品附加值和使用性能的重要手段,研究开发具有自修复功能的绿色水性木器涂料是实现木材保护和提质增值的有效途径。以桐油为原料,通过油脂分子功能化可控合成及定向调控制备木器用生物基水性聚氨酯涂料,实现木质材料...
表面涂饰是提升木制品附加值和使用性能的重要手段,研究开发具有自修复功能的绿色水性木器涂料是实现木材保护和提质增值的有效途径。以桐油为原料,通过油脂分子功能化可控合成及定向调控制备木器用生物基水性聚氨酯涂料,实现木质材料表面涂层的强化、高黏附界面和自修复功能集成。利用桐油脂肪酸长碳链段的疏水效应,有效降低聚氨酯体系中分子水敏感性,改善涂层耐湿黏附性能;侧链共轭双键的氧化交联特性可赋予涂层良好的自固化效能;采用硼酸酯键封端为聚氨酯网络结构提供动态响应单元,实现水性涂层在室温环境下高效自修复。通过系统研究涂层及其与木材间的界面特性,包括本体力学强度、界面黏附、耐磨性等,阐明涂层与木器表面之间相互作用的微观机制,结果表明:制备的桐油基水性聚氨酯乳液具有稳定且均一的分散特性,其Zeta电位绝对值均在30 mV以上;当引入纳米纤维素添加量为1.0%(质量分数)时,有效提升复合涂层的力学性能(拉伸强度9.3 MPa、杨氏模量11.3 MPa、断裂能19.58 kJ/m2);室温修复效率可达98.4%(以断裂应变为参照);涂饰于木基材表面后表现良好的黏附及耐磨性能,在潮湿环境(RH 95%)下依然具有稳定的界面黏附强度(搭接剪切强度7.1 MPa)。
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关键词
桐油
水性聚氨酯
木器涂层
自修复
界面黏附
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职称材料
低共熔溶剂的分类及其溶解木质素研究进展
被引量：
3
3
作者
刘巧玲
汪洋
+1 位作者
藏启嘉
汪钟凯
《林产化学与工业》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期80-90,共11页
低共熔溶剂(DESs)作为一种绿色溶剂,具有低毒性、可设计性、价格低和生物可降解等特点。为更好地发展绿色溶剂体系,本文从小分子溶剂到大分子溶剂体系的设计思路着手,简要介绍了DESs的制备方式,阐述了不同DESs,包括传统DESs、低共熔超...
低共熔溶剂(DESs)作为一种绿色溶剂,具有低毒性、可设计性、价格低和生物可降解等特点。为更好地发展绿色溶剂体系,本文从小分子溶剂到大分子溶剂体系的设计思路着手,简要介绍了DESs的制备方式,阐述了不同DESs,包括传统DESs、低共熔超分子聚合物(DESPs)和聚低共熔溶剂及其部分应用。随后,着重介绍了传统DESs在木质纤维素预处理方面的应用,综述了传统DESs结构对溶解和提取木质素影响的应用进展。最后,展望了DESs的设计合成及其对木质素溶解和提取方面的研究方向。
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关键词
低共熔溶剂
分类
溶解和提取木质素
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职称材料
题名
桐油悬挂链辅助的高强自主愈合弹性体设计及其性能优化
被引量：
1
1
作者
王钟
张佳乐
吴先坤
汪钟凯
机构
安徽
农业大学
生物
质分子
工程
中心
安徽省高性能生物基尼龙工程研究中心
安徽
农业大学材料与化学学院
出处
《林业工程学报》
CSCD
北大核心
2024年第1期101-108,共8页
基金
国家重点研发计划(2022YFD2200802-1)
安徽省自然科学基金(2108085QC127)。
文摘
为进一步优化自愈材料的力学性能和修复能力,着眼于如何利用天然可再生的林业生物质原料设计制备出兼具高强度与快速自愈效能的新型弹性体材料。以木本油脂——桐油为原料,通过高效氨解反应制备了反应型功能单体(TOD),将其作为“软段”构筑了系列含悬挂链和动态共价键的热塑性聚氨酯弹性体。进一步利用TOD脂肪酸链中共轭双键的氧化交联特性,通过在合成过程中热诱导其自发形成桥接网络结构,最终获得高强度自主愈合材料。采用核磁共振氢谱(~1H NMR)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)确定了TOD单体的化学结构,并证实了其在合成终点后的有效交联,从而贡献体系的机械性能,拉伸强度可达16.16 MPa,断裂应变为1 318%。对弹性体热力学性能分析表明,TOD的引入会显著提升聚合物的玻璃化转变温度,保证材料稳定的力学性能,同时与动态二硫键协同作用实现弹性体在室温环境下的高效自主愈合。制备的薄膜在室温愈合24 h后的愈合效率可达95.4%(以应力为参照)。结果表明:桐油悬挂链的非对称结构能够打破分子链的规整度,进而诱导二硫键在室温下更加快速地复分解,促使材料自愈。此外,由于体系中动态键合结构的存在,交联型聚氨酯在加工温度下表现出优异的热回收利用性能。经过验证,弹性体在多次物理回收后机械性能与初始值保持一致,未出现显著降低。这为木本油脂的高值化利用提供了一种新方法,并丰富现有高性能功能弹性体增强理论体系,也说明,油脂基功能型聚氨酯弹性体具有广阔的应用前景。
关键词
桐油
聚氨酯
悬挂链
自愈合
拉伸强度
可再加工弹性体
Keywords
tung oil
polyurethane
dangling chain
self-healing
tensile strength
re-processability elastomers
分类号
TQ645 [化学工程—精细化工]
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职称材料
题名
桐油基自修复木器涂层的构建及其界面特性
2
作者
王钟
熊鹏飞
李敏
陈小龙
汪钟凯
机构
安徽省高性能生物基尼龙工程研究中心
出处
《木材科学与技术》
北大核心
2025年第1期37-46,共10页
基金
国家自然科学基金青年项目“基于仿生“类多巴”分子拓扑结构构建的桐油基压敏胶黏附增强机制研究”(32401532)
“十四五”国家重点研发计划项目“木本油脂基高抗材料制备关键技术”(2022YFD2200802)。
文摘
表面涂饰是提升木制品附加值和使用性能的重要手段,研究开发具有自修复功能的绿色水性木器涂料是实现木材保护和提质增值的有效途径。以桐油为原料,通过油脂分子功能化可控合成及定向调控制备木器用生物基水性聚氨酯涂料,实现木质材料表面涂层的强化、高黏附界面和自修复功能集成。利用桐油脂肪酸长碳链段的疏水效应,有效降低聚氨酯体系中分子水敏感性,改善涂层耐湿黏附性能;侧链共轭双键的氧化交联特性可赋予涂层良好的自固化效能;采用硼酸酯键封端为聚氨酯网络结构提供动态响应单元,实现水性涂层在室温环境下高效自修复。通过系统研究涂层及其与木材间的界面特性,包括本体力学强度、界面黏附、耐磨性等,阐明涂层与木器表面之间相互作用的微观机制,结果表明:制备的桐油基水性聚氨酯乳液具有稳定且均一的分散特性,其Zeta电位绝对值均在30 mV以上;当引入纳米纤维素添加量为1.0%(质量分数)时,有效提升复合涂层的力学性能(拉伸强度9.3 MPa、杨氏模量11.3 MPa、断裂能19.58 kJ/m2);室温修复效率可达98.4%(以断裂应变为参照);涂饰于木基材表面后表现良好的黏附及耐磨性能,在潮湿环境(RH 95%)下依然具有稳定的界面黏附强度(搭接剪切强度7.1 MPa)。
关键词
桐油
水性聚氨酯
木器涂层
自修复
界面黏附
Keywords
tung oil
waterborne polyurethane
wood coating
self-healing
interfacial adhesion
分类号
TQ630 [化学工程—精细化工]
TS62 [轻工技术与工程]
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职称材料
题名
低共熔溶剂的分类及其溶解木质素研究进展
被引量：
3
3
作者
刘巧玲
汪洋
藏启嘉
汪钟凯
机构
安徽
农业大学
安徽省高性能生物基尼龙工程研究中心
安徽
农业大学材料与化学学院
北京林业大学林木
生物
质化学北京市重点实验室
出处
《林产化学与工业》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期80-90,共11页
基金
安徽农业大学高层次人才引进项目(rc362306)。
文摘
低共熔溶剂(DESs)作为一种绿色溶剂,具有低毒性、可设计性、价格低和生物可降解等特点。为更好地发展绿色溶剂体系,本文从小分子溶剂到大分子溶剂体系的设计思路着手,简要介绍了DESs的制备方式,阐述了不同DESs,包括传统DESs、低共熔超分子聚合物(DESPs)和聚低共熔溶剂及其部分应用。随后,着重介绍了传统DESs在木质纤维素预处理方面的应用,综述了传统DESs结构对溶解和提取木质素影响的应用进展。最后,展望了DESs的设计合成及其对木质素溶解和提取方面的研究方向。
关键词
低共熔溶剂
分类
溶解和提取木质素
Keywords
deep eutectic solvents
classification
dissolution and extraction of lignin
分类号
TQ35 [化学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
桐油悬挂链辅助的高强自主愈合弹性体设计及其性能优化
王钟
张佳乐
吴先坤
汪钟凯
《林业工程学报》
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
桐油基自修复木器涂层的构建及其界面特性
王钟
熊鹏飞
李敏
陈小龙
汪钟凯
《木材科学与技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
低共熔溶剂的分类及其溶解木质素研究进展
刘巧玲
汪洋
藏启嘉
汪钟凯
《林产化学与工业》
CAS
CSCD
北大核心
2024
3
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职称材料
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